СВЕТИЛЬНИК СО СТАБИЛИЗИРОВАННЫМ СВЕТОВЫМ ПОТОКОМ НА ПРОТЯЖЕНИИ ВСЕГО СРОКА СЛУЖБЫ Российский патент 2020 года по МПК H05B45/10 F21S4/00 H05B33/08 

Настоящее изобретение относится к системам управления организацией энергоснабжения и, в частности, к системам управления мощностью освещения.

Светодиоды очень долговечны (50…100 тыс. часов). Известным недостатком существующих на сегодняшний день светодиодных светильников является снижение светового потока к концу срока их службы, что связано с деградацией самих светодиодов на протяжении их жизненного цикла. Обязательным же условием нормального функционирования освещения является обеспечение требуемого уровня освещенности в течение всего срока эксплуатации светильника.

Известны новые LED-драйверы компаний «Inventronics» и «MeanWell», имеющие режим компенсации старения светодиодов [Сергей Миронов, Как выбрать программируемый LED-драйвер и использовать его новые возможности https://docviewer.vandex.ru/view/16785836/?*=VPTvi8aYWIoa0tYS61CSsnwb6P97InVybCI6InlhL W1haWw6Ly8xNjM4MTg0MzY0NDU2MTQxMTkvMS4yIiwidG10bGUiOiLQmtCw0Log0LLRi9C x0YDQsNGC0Ywg0L%2FRgNC%2B0LPRgNCw0LzQvNC40YDRg9C10LzRi9C5IExFRCDOtNG A0LDQudCy0LXRgC5wZGYiLCJ1aWQiOiIxNjc4NTgzNiIsInllIjoiNzUwMDkw OTU5MTQ4NDM3NDY2OSIsIm5vaWZyYWllIipmYWxzZSwidHMiOiElMTE4MDc2MTA0NzJ91/. B этих драйверах кривая снижения отдачи светодиодов компенсируется множеством временных интервалов со скачкообразным изменением тока через светодиоды в начале каждого интервала.

Существенным недостатком светильников с такими драйверами является сложность их использования, связанная с необходимостью их пошагового программирования по кривой старения используемых светодиодов, параметры которых имеют значительный разброс даже внутри одной серийной партии.

Также для компенсации снижения светового потока в СП 52.13330.2011 введен коэффициент запасакоторый, например, для автодорог равен 1,5, а для производственных помещений - 1,3. Соответственно, данный документ требует устанавливать светильник с увеличенной на 30-50% потребляемой мощностью, которая к концу срока эксплуатации должна обеспечить минимально допустимую освещенность, что также приводит к перерасходу электроэнергии и избыточной освещенности в первые годы эксплуатации.

Технической задачей изобретения является упрощение изготовления и эксплуатации светильников, продление ресурса светодиодов, экономия электроэнергии, и поддержание освещенности неизменной на протяжении всего жизненного цикла светильника.

Для решения поставленной технической задачи изобретения предложен светильник со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы, включающий корректор мощности; модуль управления, осуществляющий отсчет времени наработки светильника и передачу сигнала управления током светодиодов; диммирующий драйвер тока, обеспечивающий формирование тока через светодиоды и включающий в себя широтно-импульсный модулятор для регулировки выходного тока; светодиодный кластер, включающий светодиодный блок, объединяющий отдельные светодиоды, при этом модуль управления обеспечивает плавное нарастание выходного тока по линейному закону от минимального значения в начале срока эксплуатации до его максимального значения в конце этого срока по формуле

где I_вых - выходной ток драйвера тока, I_нач - начальный выходной ток при первом включении светодиодов, К_зап - коэффициент запаса, Т_раб - время работы светильника с момента первого включения, Т_экспл - срок эксплуатации светильника.

Технический результат изобретения заключается в том, что линейный характер изменения тока светодиодов позволяет обеспечить практически неизменный световой поток на протяжении всего срока службы и точно дозировать потребление электроэнергии.

На фиг. 1 представлена блок-схема светильника, состоящего из: 1 - светильник, 2 - корректор мощности, 3 - диммируемый драйвер тока, 4 - светодиодный кластер, 5 - модуль управления, 6 - широтно импульсный модулятор, где L - фаза сети; N - нейтраль сети; РЕ - провод заземления; + Uвых - плюс выходного напряжения; - Uвых - минус выходного напряжение; +Uвx - плюс входного напряжения; - Uвx - минус входного напряжения; +Uпит вх - вход для плюса напряжения питания; -Uпит вх - вход для минуса напряжения питания; +Uпит вых - выход плюса напряжения питания; -Uпит вых - выход минуса напряжения питания; PWM - цепь широтно-импульсного модулятора ("ШИМ"); VD1, VD2, VDn - буквенно-цифровое обозначение каждого светодиода по порядку.

На фиг. 2 представлены расчетные данные потребляемой мощности и светового потока известных светодиодных светильников.

На фиг. 3 - потребляемая электроэнергия известных светодиодных светильников.

На фиг. 4 представлены расчетные данные потребляемой мощности и светового потока предлагаемого светодиодного светильника.

На фиг. 5 - экономия электроэнергии предлагаемого светодиодного светильника.

На фиг. 6 - потребляемая электроэнергия предлагаемого светодиодного светильника.

На фиг. 7 - потребляемая электроэнергия и экономия с учетом ежегодного роста тарифов на электроэнергию предлагаемого светодиодного светильника.

Светильник со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы, включающий корректор мощности; модуль управления, осуществляющий отсчет времени наработки светильника и передачу сигнала управления током светодиодов; диммирующий драйвер тока, обеспечивающий формирование тока через светодиоды и включающий в себя широтно-импульсный модулятор для регулировки выходного тока; светодиодный кластер, включающий светодиодный блок, объединяющий отдельные светодиоды работает следующим образом.

Сетевое напряжение поступает в корректор мощности, который осуществляет выпрямление переменного напряжения, при этом втекающий по сетевым проводам ток по форме соответствует входному напряжению, что обеспечивает коэффициент мощности по значению не менее 0,95. Далее выпрямленное напряжение преобразуется диммируемым драйвером тока в постоянный ток через светодиодный кластер. Величина протекающего через светодиоды тока задается модулем управления через широтно-импульсный модулятор таким образом, что обеспечивается плавное нарастание выходного тока по линейному закону от минимального значения в начале срока эксплуатации до его максимального значения в конце этого срока по формуле

где I_вых - выходной ток драйвера тока, I_нач - начальный выходной ток при первом включении светодиодов, К_зап - коэффициент запаса, Т_раб - время работы светильника с момента первого включения, Т_экспл - срок эксплуатации светильника,

таким образом, чтобы выходной ток повышался к концу срока эксплуатации светильника по линейному закону, компенсируя тем самым падение светового потока из-за деградации светодиодов от времени.

При этом, I_нач - определяется на этапе проектирования светильника с учетом требуемой от него мощности и количества светодиодов в нем; К_зап - берется из СП 52.13330,2011; Т_раб - вычисляется внутри светильника в модуле путем замера времени работы от первого включения накопительным итогом; Т_экспя - задается заказчиком исходя из требуемого ему срока эксплуатации светильника, обычно 50 или 100 тыс. час.

Работа светильника со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы поясняется следующими примерами.

Пример 1. В начале работы Траб=0 и соответственно Iвых=1нач и компенсации деградации светодиодов не происходит.

Пример 2. В конце работы Траб=Тэкспл и при Кзап=1,5:1вых=Iнач * 1,5, т.е. выходной ток увеличивается точно в коэффициент запаса раз.

Применение предлагаемого светильника позволит:

- упростить и удешевить выпуск новых светильников;

- увеличить долговечность светодиодных светильников за счет недоиспользования ресурса применяемых светодиодов почти до конца срока эксплуатации изделия;

- создать постоянный световой поток на протяжении всего срока эксплуатации;

- точно дозировать потребление электроэнергии, что позволит существенно сократить энергозатраты.

Изобретение относится к системам управления организацией энергоснабжения и, в частности, к системам управления мощностью освещения. Светильник со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы включает корректор мощности; модуль управления, осуществляющий отсчет времени наработки светильника и передачу сигнала управления током светодиодов; диммирующий драйвер тока, обеспечивающий формирование тока через светодиоды и включающий в себя широтно-импульсный модулятор для регулировки выходного тока; светодиодный кластер, включающий светодиодный блок, объединяющий отдельные светодиоды, при этом модуль управления обеспечивает плавное нарастание выходного тока по линейному закону от минимального значения в начале срока эксплуатации до его максимального значения в конце этого срока по формуле

где I_вых - выходной ток драйвера тока, I_нач - начальный выходной ток при первом включении светодиодов, К_зап - коэффициент запаса, Т_раб - время работы светильника с момента первого включения, Т_экспл - срок эксплуатации светильника. Технический результат - увеличение долговечности светодиодных светильников, снижение энергозатрат. 4 ил.

Светильник со стабилизированным световым потоком на протяжении всего срока службы, включающий корректор мощности; модуль управления, осуществляющий отсчет времени наработки светильника и передачу сигнала управления током светодиодов; диммирующий драйвер тока, обеспечивающий формирование тока через светодиоды и включающий в себя широтно-импульсный модулятор для регулировки выходного тока; светодиодный кластер, включающий светодиодный блок, объединяющий отдельные светодиоды, при этом модуль управления обеспечивает плавное нарастание выходного тока по линейному закону от минимального значения в начале срока эксплуатации до его максимального значения в конце этого срока по формуле

где I_вых - выходной ток драйвера тока, I_нач - начальный выходной ток при первом включении светодиодов, К_зап - коэффициент запаса, Т_ра6 - время работы светильника с момента первого включения, Т_экспл - срок эксплуатации светильника.